• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권5호
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• pp.700-707
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• 2020

The root-knot nematode (Meloidogyne incognita) is an important pathogen in crop cultivation, however, few methods are available to control this parasitic roundworm. In this study, the nematicidal effects of approximately 30 Streptomyces strains isolated from soil samples of Mt. Naejang (Korea) were tested against Meloidogyne incognita, and the culture broth of the strains KRA-24 and KRA-28 exhibited approximately 75% and 85% insecticidal activity, respectively, in in vitro assays. In in vivo pot experiments, these strains reduced the number of nematodes in the soil and the number of egg masses in the roots of red peppers. The two strains also survived in the presence of insecticidal agents (0.1 to 3.0%) such as fosthiazate, ethoprophos and terbufos when they were used in parallel. The mixture of KRA-24 or KRA-28 culture broth and fosthiazate exhibited nematicidal effects that were similar to those observed when KRA-24 or KRA-28 were used alone. Our results clearly suggest that the Streptomyces strains KRA-24 and KRA-28 should be promoted as a biocontrol agent against Meloidogyne incognita.

• The Plant Pathology Journal
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• 제35권5호
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• pp.425-436
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• 2019

Botrytis cinerea, a major phytopathogenic fungus, has been reported to infect more than 200 crop species worldwide, and it causes massive losses in yield. The aim of this study was to evaluate the inhibitory abilities and effects of Bacillus amyloliquefaciens RS-25, Bacillus licheniformis MG-4, Bacillus subtilis Z-14, and Bacillus subtilis Pnf-4 and their culture filtrates and extracts against the gray mold caused by B. cinerea on postharvest tomato, strawberry, and grapefruit. The results revealed that the cells of Z-14, culture filtrate of RS-25, and cells of Z-14 showed the strongest biocontrol activity against the gray mold on the strawberry, grape, and tomato fruit, respectively. All the strains produced volatile organic compounds (VOCs), and the VOCs of Pnf-4 displayed the highest inhibition values. Based on headspace solid-phase microextraction in combination with gas chromatography-mass spectrometry, esters accounted for the largest percentage of the VOCs produced by RS-25, MG-4, Z-14, and Pnf-4 (36.80%, 29.58%, 30.78%, and 36.26%, respectively). All the strains showed potent cellulase and protease activities, but no chitinase activity. RS-25, Z-14, and MG-4, but not Pnf-4, grew on chrome azurol S agar, and an orange halo was formed around the colonies. All the strains showed biofilm formation, fruit colonization, and lipopeptide production, which may be the main modes of action of the antagonists against B. cinerea on the fruit. This study provides the basis for developing natural biocontrol agents against the gray mold caused by B. cinerea on postharvest fruit.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제34권5호
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• pp.1040-1050
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• 2024

To isolate and analyze bacteria with Verticillium wilt-resistant properties from the fermentation residue of kitchen wastes, as well as explore their potential for new applications of the residue. A total of six bacterial strains exhibiting Verticillium wilt-resistant capabilities were isolated from the biogas residue of kitchen waste fermentation. Using a polyphasic approach, strain ZL6, which displayed the highest antagonistic activity against cotton Verticillium wilt, was identified as belonging to the Pseudomonas aeruginosa. Bioassay results demonstrated that this strain possessed robust antagonistic abilities, effectively inhibiting V. dahliae spore germination and mycelial growth. Furthermore, P. aeruginosa ZL6 exhibited high temperature resistance (42℃), nitrogen fixation, and phosphorus removal activities. Pot experiments revealed that P. aeruginosa ZL6 fermentation broth treatment achieved a 47.72% biological control effect compared to the control group. Through activity tracking and protein mass spectrometry identification, a neutral metalloproteinase (Nml) was hypothesized as the main virulence factor. The mutant strain ZL6ߡNml exhibited a significant reduction in its ability to inhibit cotton Verticillium wilt compared to the strain P. aeruginosa ZL6. While the inhibitory activities could be partially restored by a complementation of nml gene in the mutant strain ZL6CMߡNml. This research provides a theoretical foundation for the future development and application of biogas residue as biocontrol agents against Verticillium wilt and as biological preservatives for agricultural products. Additionally, this study presents a novel approach for mitigating the substantial amount of biogas residue generated from kitchen waste fermentation.

• 한국응용곤충학회지
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• 제43권1호
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• pp.27-34
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• 2004

더덕(Codonopsis lanceolata) 재배지에서 당근뿌리혹선충의 환경친화적 방제법을 구명코자 방제실험을 수행한 결과 당근뿌리혹선충 방제 실험에 사용된 방제제들(Bacillus thuringiensis, Paecilomyces lilacinus, fosthiazate, 한약제 추출물) 중 더덕의 발아를 향상시키는 것을 Bt와 한약제 추출물이었고, 억제시키는 것은 fosthiazated였다. Pot에서 미생물제에 의한 당근뿌리혹선충 밀도억제 효과는 Bt와 Paecilomyces lilacinus 모두 우수하였으나 fosthiazate 보다는 떨어지는 경향이었다. 또한 한약제 추출물도 방제효과가 우수하였다. 포장실험에서도 Paecilomyces lilacinus와 fosthiazate 처리 시 수확량이 가장 많았으며 수확된 더덕의 품질도 가장 우수하였다. 한약제추출물도 무처리에 비하여 더덕의 수량 증대에 효과가 있었고, 뿌리혹선충 감염지에서 키운 더덕을 이식한 것이 비감염지에서 키워 이식한 더덕에 비하여 수량 증가율이 저조하였다.

• 한국균학회지
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• 제47권4호
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• pp.417-425
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• 2019

다양한 생물적 스트레스로부터 경제적으로 중요한 식물을 보호하기 위한 친환경 biocontrol agents (BCAs)는 오늘날 농업 및 생태 분야에서 다양하게 사용되고 있다. 다양한 BCAs 중에서, 많은 그람 양성Bacillus 속 아종이 친환경 생물학적 살충제 및 비료로서 성공적으로 산업화되었다. 이 연구에서 우리는 식물병원성 균류의 균사생장에 길항 효과를 보여주는 BCAs 중 하나인 Bacillus thuringiensis C25가 흰날개무늬병을 일으키는Rosellinia necatrix에 대한 길항작용이 있음을 확인하였다. 주사전자현미경을 통해B. thuringiensis C25가R. necatrix의 균사 세포벽을 분해하여 균사생장을 억제하는 것을 확인하였다. B. thuringiensis C25의 전장 유전체에서 5,683 유전자 세트의 서열을 동정하였고, 잠재적으로 곰팡이 세포벽 분해 효소 (CWDE)를 암호화하는 유전자 세트를 선발하였다. R. necatrix에 대한 균사성장 억제효과는B. thuringiensis C25의 균사 세포벽 분해 유전자의 전사 활성과 높은 상관 관계가 있었다. 상세하게는, B. thuringiensis C25에서ChiA, B 및 Glycos_transf_2 유전자를 포함하는 CWDE의 전사체 수준은R. necatrix와의 공동 배양에 의해 향상되었다. 결론적으로, 본 연구에서는 B. thuringiensis C25가 R. necatrix를 제어할 수 있는 생물학적 소재가 될 수 있으며, 식물 병원체에 대한 BCA의 항진균성 메커니즘의 이해를 촉진할 수 있음을 제시하였다.

• 농약과학회지
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• 제16권4호
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• pp.357-363
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• 2012

인삼 뿌리썩음병을 일으키는 병원균의 생물적 방제를 위해서 토양에서 유용미생물을 분리하여 항균 활성과 생화학적 특성을 조사하였다. 이를 위해 강원도 인삼재배 토양에서 총 439균주의 세균을 분리하여 이 중에서 항균 활성이 가장 우수한 3균주(GP4-1, GR2-2, GR4-5)의 미생물을 최종 선발하였다. 주요 인삼 뿌리 썩음병원균인 5종(Cylindrocarpon destructans, Fusarium oxysporum, Fusarium solani, Rhizoctonia solani, Sclerotinia nivalis)에 대한 생장 억제능을 조사한 결과, 선발 균주들이 매우 높은 항균 활성을 갖는 것을 확인하였다. 최종 선발 균주들의 정확한 동정을 위해서 16S rRNA 유전자 염기 서열로 계통 유전학적 분석을 하였고, 모든 균주들이 Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum $FZB42^T$과 가장 높은 상동성(99.9 %)이 있음을 보였다. 선발 균주들이 생산하는 2차 대사물질 구명을 위해 주요 Bacillus 대사산물의 생합성 유전자를 PCR 반응으로 검정하였다. 모든 선발 균주들에서 iturin A와 surfactin의 생합성 유전자가 검출되었으며, GR4-5 균주에서는 bacillomycin D의 생합성 유전자도 추가로 검출되었다. 생화학적 특성 조사에서는 선발 균주들이 섬유소 분해 효소와 단백질 분해 효소의 활성이 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 인삼재배 토양에서 분리한 토양 미생물들이 인삼 뿌리썩음병의 생물적 방제를 위한 미생물제제로서의 활용가치가 높음을 제시하였다.

• 환경생물
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• 제20권2호
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• pp.130-135
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• 2002

PDA배지에서 $25^{\circ}C$로 배양할 때 초기 균사의 색은 흰색을 띄고 있었으며 배양 후기에 생성되는 포자의 색은 짙은 푸른색을 나타내고 있었다. 시간당 성장률은 1.1mm보다 빠른 것으로 나타났으며 성숙한 포자의 모양은 부드럽고 구형에 가까운 모양이었다. 이러한 형태학적 결과는 시간당 성장률이 0.5-0.7mm 이하인 Tricho-derma viride 및 T. hamatum의 특징과 성숙 포자의 모양이 실린더 모양인 T. koningii, T longibrachiatum과 구별되는 결과였다(Raifai 1969; Seaby 1996; Gams and Bissett 1998). 또한 Trichoderma harzianum의 분류에 있어 가장 중요한 구조는 phialospore의 형태가 구형이어야 하며, 포자의 겉은 부드럽고 크기는 $2.5-3.0\times{3.4-4.0}\mu{m}$ 정도인 것이 특징이다(Morris and Doyle 1995a, b). 이러한 결과를 종합하여 분리 균주를 동정한 결과 Trichoderma harzianum으로 확인할 수 있었다. Phytophthora capsici에 대한 분리 균주의 성장저해정도를 측정한 결과 $27^\circ{C}$의 조건에서 가장 높은 길항력을 나타내었으며 다른 곰팡이에 대한 성장억제도 이 온도에서 가장 높을 것으로 판단되었다. 또한 $31^\circ{C}$ 이상에서는 T. harzianum SJG-99721의 성장 속도가 급속히 떨어짐을 확인한 바 이러한 성질을 이용하여 느타리버섯의 균사 배양시 고온 배양을 실시할 경우 푸른곰팡이 병 오염을 극히 제한할 수 있을 것으로 판단되었다. 또한 이러한 고온에서의 성장 속도 제한은 식물 병원성 미생물과의 길항 작용에서도 영향을 미치는 만큼 생물농약으로서의 사용은 토양 온도가 $30^\circ{C}$ 넘지 않는 기간에 최대한 토양 내에서 증식이 이루어지도록 조처해야 한다. 진균성 식물 병원균의 세포벽 분해효소인 extracellular chitinase의 높은 활성도를 확인함으로서 Trichoderma harzianum SJG-99721의 강력한 식물 병원균 제어능력은 이들의 높은 chitinase의 활성도에 의한 것으로 유추할 수 있었다.

• 식물병연구
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• 제23권2호
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• pp.177-185
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• 2017

장수풍뎅이 유충의 장내세포에서 분리한 Bacillus amyloliquefaciens LM11은 surfactin, iturin, fengycin 같은 biosurfactants lipopeptide를 생산하여 식물병원성 곰팡이의 성장을 강하게 억제하였다. LM11균주 성장단계에 따라 biosurfactant 생산과 surface tension은 상당히 유의한 차이가 있었다. 항균 물질인 surfactin, iturin, fengycin의 생합성 유전자는 정지기에 도달하면서 집중적으로 발현되었고 그 생산량도 높았다. 또한 LM11균주를 제거한 배양 상등액 함량의 농도에 따라 고추 탄저병원균의 포자발아와 높은 부의 상관관계가 있었다(R=0.761, P<0.001). 식물병원성 곰팡이의 균사 생장억제를 위한 최소 surface tension 수준은 38.5 mN/m였다(R=0.951-0.977, P<0.001). 본 연구 결과는 B. amyloliquefaciens LM11의 biosurfactant가 식물병에 대한 생물학적 방제에 중요한 항진균 대사물질로 작용하며, 배양액의 surface tension 측정은 생물학적 방제제의 최적 사용을 위한 기초 지표로 사용될 수 있음을 보여 주었다.

• 식물병연구
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• 제27권2호
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• pp.61-65
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• 2021

식물 근권에서 180 균주를 분리하여 뿌리혹 선충(Meloidogyne incognita)의 알 부화율 억제 효과가 있는 34개 균주를 일차적으로 선발하였고, 이들 중 알 부화율과 유충 억제에 모두 효과가 있는 세균 JC05와 CT16을 선발하였다. 두 균주는 각각 Bacillus sp. CT16과 Neobacillus sp. JC05로 동정하였으며, 두 균주의 배양액을 용매로 추출 및 농축한 후 선충의 알 부화율을 평가한 결과, JC05의 n-butanol 추출물은 25 ㎍/ml이상의 농도에서 알의 부화를 효과적으로 억제했으며, CT16의 n-hexane과 n-butanol 추출물에서는 각각 25 ㎍/ml, 10 ㎍/ml 이상의 농도에서 알 부화를 효과적으로 억제하였다. 오이 유묘 식물에 검정한 결과, 100 ㎍/ml의 CT16와 JC05의 n-butanol 추출물을 오이 유묘에 처리했을 때, 뿌리에 감염된 난낭의 수가 감소하였다. 이를 통해 JC05와 CT16가 생성하는 대사산물이 알 부화율 억제 활성을 보이는 것으로 생각되며 JC05와 CT16의 n-butanol 추출물이 선충방제로서 사용 가능성을 제시할 수 있다. 이후에는 뿌리혹 선충 억제에 효과가 있는 추출물의 활성 물질을 동정하고 오이 식물에서 작용 메커니즘 규명하기 위한 연구를 수행하여 오이를 비롯한 박과류 뿌리혹 선충 억제를 위한 농업용 소재로 활용할 예정이다.

• Mycobiology
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• 제42권4호
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• pp.385-390
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• 2014

The beet armyworm Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae) is difficult to control using chemical insecticides because of the development of insecticide resistance. Several pest control agents are used to control the beet armyworm. Entomopathogenic fungi are one of the candidates for eco-friendly pest control instead of chemical control agents. In this study, among various entomopathogenic fungal strains isolated from soil two isolates were selected as high virulence pathogens against larva of beet armyworm. Control efficacy of fungal conidia was influenced by conidia concentration, temperature, and relative humidity (RH). The isolates Metarhizium anisopliae FT83 showed 100% cumulative mortality against second instar larvae of S. exigua 3 days after treatment at $1{\times}10^7$ conidia/mL and Paecilomyces fumosoroseus FG340 caused 100% mortality 6 days after treatment at $1{\times}10^4$ conidia/mL. Both M. anisopliae FT83 and P. fumosoroseus FG340 effectively controlled the moth at $20{\sim}30^{\circ}C$. M. anisopliae FT83 was significantly affected mortality by RH: mortality was 86.7% at 85% RH and 13.4% at 45% RH. P. fumosoroseus FG340 showed high mortality as 90% at 45% RH and 100% at 75% RH 6 days after conidia treatments. These results suggest that P. fumosoroseus FG340 and M. anisopliae FT83 have high potential to develop as a biocontrol agent against the beet armyworm.